PRIMEIRAS TENTATIVAS
O “foliot”, muito embora tivesse permitido uma evolução apreciável da relojoaria, não pode, com o passar dos anos, corresponder às exigências de precisão, por modestas que fossem. Os relógios equipados com esse sistema de escape deixaram, realmente, muito a desejar, vez que apresentavam grandes erros de marcha, mesmo em períodos não muito longos de observação.
Compreende-se que, nos primórdios da relojoaria mecânica, diferenças que hoje nos parecem absurdas, como uma hora em 24 horas, fossem toleradas. Afinal o tempo não era tão meticulosamente medido e usado como em nossos dias.
Mesmo alguns séculos após o evento do relógio mecânico, malgrado todos os esforços despendidos, não foi possível chegar-se com o sistema “foliot” a um ponto que permitisse ao relógio uma marcha regular. Havia, por conseguinte, que procurar-se outro elemento para substituir o “foliot”, elemento esse que pudesse, de fato, prestar melhores serviços, por suas características de regularidade.
É sabido que já no século XV foram feitas diversas experiências a fim de substituir o “foliot” pelo pêndulo, como é empregado nos relógios fabricados em nossos dias. Essas tentativas foram, durante muito tempo, infrutíferas e um longo período haveria ainda que transcorrer antes que se tornasse realidade a aplicação do pendulo.
Como ilustração clássica de uma dessas tentativas é o trabalho de Leonardo Da Vinci (1452-1519) que, dentre seus desenhos, no deixou um “croquis” de um escapamento a palhetas provido de pêndulo.
Essa preocupação parece ter sido sentida por muitos relojoeiros e homens de ciência, dessas épocas, tanto assim que diversas são as citações históricas relacionadas ao assunto e das quais mencionamos algumas: o relógio construído, em 1578, para a Catedral de Osnabruck, pelo padre J. Bodecker, estava provido de um pêndulo cônico; atribui-se ao relojoeiro alemão Georgius Kloss, estabelecido em Angoulême, desde 1603, a execução, por volta de 1615, de um relógio a pêndulo para a rainha Mãe, Maria de Médicis; o padre Gasparis Schott escreveu um trabalho, em 1664, no qual figura o desenho de 2 pêndulos acoplados a um “foliot”, acionado por um eixo a palhetas montado verticalmente.
Nas pesquisas históricas realizadas, tudo mostra ter sido a época predecessora do aparecimento do pêndulo, na realidade, de profundas experimentações, visando a construção de um novo órgão regulador, cujas características, técnicas e cientificas, de fato superassem o sistema “foliot”, que apesar de ultrapassado, ainda mantinha-se em uso generalizado.
VIABILIDADE DE APLICAÇÃO
No período de pré-descoberta do pêndulo notava-se, dentro do campo cientifico das experimentações, a carência acentuada de um dispositivo divisor do tempo que fosse realmente exato. Na astronomia algo faltava que permitisse aos perscrutadores da abóbada celeste uma contagem perfeita do tempo, a fim de que as sua observações pudessem ser realizadas com a exatidão necessária.
Aos astrônomos, a quem tanto deve a relojoaria primitiva, haveria também de se dever a descoberta do pêndulo, esse órgão realmente maravilhoso que, sem duvida, foi elemento principal que propiciou à relojoaria o grau de exatidão a que chegou e que só hodiernamente está encontrando competidores, com os modernos relógios de quartzo e atômicos. Mesmo assim, o pêndulo conserva uma posição destacada no setor da alta precisão e muitos modernos observatórios astronômicos ainda com normalidade.
A aplicação do pêndulo deve-se ao físico e astrônomo Galileu Galilei, um dos fundadores da ciência moderna.
Nasceu Galileu em Pisa a 15/11/1564 e faleceu em Arcetri no ano 1642. Era descendente de uma família nobre, porem, empobrecida. Seu pai, musico e matemático emérito, encaminhou-o para a Medicina e a Filosofia; todavia, mais tarde, freqüentando a Universidade de Pisa, Galileu inclinou-se ao estudo da Matemática e da Física, e com tal entusiasmo se dedicou a esses estudos, que seu progenitor consentiu que abandonasse a Medicina para concentrar seus esforços nessas ciências que preferia e que lhe permitiram tornar-se um dos mais celebres matemáticos e astrônomos do seu tempo, devendo-se a ele numerosas e importantes descobertas.
No ano 1582, com apenas 18 anos de idade, achava-se Galileu no interior da Catedral de Pisa, certamente com o pensamento divagando acerca de algum problema físico ou matemático, quando sua atenção foi atraída pelo movimento oscilatório de um lampadário. O jovem concentra sua atenção nesse movimento e tomando o pulso compara as batidas de seu coração com o movimento rítmico do lampadário, constatando que qualquer que fosse a amplitude de suas oscilações, estas obedeceriam a tempos iguais.
Foi esse fenômeno inusitado o ponto de partida, passado despercebido para tantos, sque conduziu Galileu à importante descoberta do isocronismo do pêndulo e, portanto, da viabilidade de sua aplicação como instrumento de exata medição do tempo.
Espírito altamente esclarecido, Galileu percebeu logo o grande valor do pêndulo na astronomia como um elemento padrão de marcação do tempo; tanto assim que, em 1583, começou a empregá-lo sistematicamente em suas observações astronômicas.
Com o progresso ao nosso redor, habituados a ver tantas máquinas ao serviço do homem, poderá parecer à primeira vista que Galileu, após a sua descoberta, contou logo, para as observações dos astros, com o pêndulo e um mecanismo que o acionasse, a exemplo dos relógios a pêndulo que conhecemos. Bem ao contrario é a realidade, o medidor de tempo, inicialmente usado por Galileu, constava apenas e unicamente de um pêndulo simples, seguro pelos dedos e mantido em movimento pela mão e cujas oscilações eram contadas pelo observador.
Esse rudimentar marcador teve, entretanto, uma utilidade destacada na astronomia de seu tempo e durante as longas observações astronômicas eram ocupados assistentes, em períodos consecutivos de dias e noites, fazendo pacientemente os pêndulos se movimentarem e contando suas oscilações. Somente algum tempo mais tarde é que surgiu a idéia de aplicar o pêndulo a um mecanismo registrador, de forma a contar mecanicamente suas oscilações, porem, ainda neste caso, não se tratava propriamente de um relógio como hoje conhecemos, pois o pêndulo era movimentado manualmente, com impulsos periódicos, conforme suas oscilações diminuíam de amplitude.
Não se julgue que somente Galileu passou a usar o pêndulo para suas observações do cosmos, diversos astrônomos europeus o acompanharam, dentre eles Tycho Brahe, astrônomo dinamarquês (1546-1601), e o padre astrônomo de Lion, Mouton, que também usou o pêndulo em 1660.
GALILEU GALILEI
Como a oscilação de um lampadário, fenômeno de aparência tão insignificante, levou Galileu a uma descoberta de tanto valor. Mas antes de tudo fica patente o alto grau de interesse do jovem Galileu pela física e sua preocupação constante de encontrar novos caminhos para o desenvolvimento de ciência que abraçara.
Sua tendência era acentuada para a ciência pura, mas também havia em si força inata que o compelia para a construção mecânica e para a ciência experimental. Estas facetas de sua inclinação levou-o a investigações profundas, sendo um dos seus primeiros frutos a invenção da balança hidrostática, que permitia determinar com grande exatidão o peso especifico de corpos sólidos.
Em 1589, com a idade de 24 anos, é nomeado, pelo Grão-Duque de Toscana, professor de Matemática na Universidade de Pisa. Com seu espírito evoluído encaminhou-se, por essa ocasião, no estudo de um problema que se apresentava aos homens de ciência grandemente confuso: a lei do movimento dos corpos.
Após concentrar-se nesse campo, propôs o teorema de que todos os corpos caem com igual velocidade. A seguir passou a pesquisas que o levaram à descoberta das leis da queda; essas experimentações ele as fez do alto da torre inclinada de Pisa.
As suas afirmativas e enunciações dessas leis iam de encontro frontal à maioria do pensamento cientifico da época e isso exacerbou os ânimos dos que dele discordavam, desenvolvendo-se, em conseqüência, uma profunda inimizade contra Galileu, que se viu na contingência de renunciar à sua cátedra em Pisa, retirando-se para Pádua, em cuja Universidade passou a lecionar Matemática.
Espírito infatigável e muito avançado em relação à sua época, ele destruiu diversos conceitos científicos que pareciam inabaláveis, substituindo-os por leis aplicadas até nossos dias.
No terreno das descobertas não foi menos eficiente: entre seus inventos podemos citar uma espécie de termômetro, um compasso proporcional e, como as mais importantes de todas, a construção de um telescópio de refração para investigação astronômica.
Foi com o uso deste instrumento que conclui ser a Lua não uma esfera lisa e com luz própria, como se acreditava e afirmava, porem, um corpo com vales e montanhas e cuja iluminação era ocasionada por reflexão da luz solar. Constatou que a Via Láctea era um conjunto de numerosíssimas estrelas. Em 7/1/1610 descobriu de Júpiter possuía 4 satelites.
Foi ainda o primeiro astrônomo a notar a presença de manchas moveis no Sol, levando-o a concluir a rotação desse astro.
Com mentalidade inteiramente fora de sua época, teve a uma vida atribulada por perseguições de toda a ordem, ainda mais agravada por processo que lhe moveu a Inquisição, durante o prolongamento foi-lhe permitido residir como prisioneiro em casa do embaixador de Toscana. Os juizes da Inquisição condenaram-no a abjurar a sua teoria cientifica, o que foi obrigado a fazer.
Como não poderia deixar de ser, um gênio do seu valor possuía alguns amigos poderosos, e a isto deveu ele o fato de não ser torturado, embora fosse disso ameaçado. Ao final do julgamento, foi sentenciado à prisão perpetua, pouco depois, porém, comutada pelo Papa Urbano, a pedido de Fernando de Toscana.
Faleceu aos 68 anos de idade, legando à humanidade uma contribuição substancial para o estabelecimento da mecânica como ciência, sendo seu método peculiar a combinação da experimentação com o calculo. Seus restos mortais foram sepultados ns Catedral de Santa Croce.
Dois anos antes de morrer, isto é, 1640, foi Galileu atingido pela cegueira; apesar dessa infelicidade não se entregou ao desanimo e seu cérebro, sempre lúcido e brilhante, concebeu a idéia da aplicação do pêndulo em um relógio, para com ele regular a sua marcha. Ditou seu filho, assim como a seu aluno Viviani, o método que deveria ser empregado para esse fim, com todas as minicias.
Quis o destino que tanto Galileu, como seu filho, falecessem sem que esse segredo houvesse sido divulgado, e, como a contribuir para essa omissão, deu-se o fato de Viviani publicar, em 1654, uma bibliografia do seu mestre, na qual não fez a mínima referencia ao assunto.
Esses importantes documentos para a relojoaria, assim como as experiências cientificas de Galileu, seriam talvez para sempre ignoradas se outro grande gênio e astrônomo chamado Huygens, de Haia, não tivesse feito por volta de 1650 a mesmo descoberta, porém, de uma maneira totalmente independente.
CHRISTIAN HUYGENS
Christian Huygens foi um extraordinário homem de ciência. Nasceu em Haia, na Holanda, no ano de 1629, tendo primeiramente se dedicado ao estudo de Direito, na cidade de Leyden. Sua maior aptidão, porém, inclina-se para a Matemática, Física e Astronomia, campos a que se dedicou, dando ao máximo de seus esforços e nos quais distinguiu-se da maneira mais brilhante.
Publicou Huygens, em 1656, uma importante obra, primeira base cientifica do calculo das probabilidades. No campo da ótica aperfeiçoou o telescópio, do qual construiu vários tipos. Como grande astrônomo do seu tempo perquiriu profundamente o espaço e, em 1665, descobriu o maior satélite de Saturno e calculou o tempo de sua translação.
Na Matemática legou teorias de grande valor para seu progresso, como as formulas sobre a força centrífuga dos corpos que se movem na periferia de um circulo. Escreveu diversas e importantes obras, cuja coleção completa só foi publicada após sua morte, em Leyden, em 1724, em Amsterdão, em 1728.
Este singular cientista, a exemplo de Galileu, foi um espírito também inclinado às experimentações mecânicas e sua preocupação pela exata medição do tempo levou-o a estudos e pesquisas no campo relojoeiro, tendo contribuído de maneira notável para sua evolução, haja vista sua grande descoberta do sistema volante-espiral, que revolucionou a construção dos relógios portáteis.
Huygens iniciou seus trabalhos no campo da relojoaria certamente após começar a dedicar-se à astronomia. Por volta de 1650 descobriu e planejou a aplicação pratica do pêndulo aos relógios, e isto de uma maneira, agora, para nós, simplista, o que, aliás, sucedeu com grande maioria das descobertas. Assim Huygens, apenas e simplesmente, substituiu, em um relógio existente, o “foliot” por um pêndulo – órgão este, como sabe-se, descoberto por Galileu, que também enunciou suas leis, e já muito conhecido e vulgarizado entre os astrônomos, que o usavam movimentando-o à mão – mantendo o mais que o relógio possuía, como escapamento as palhetas, a roda de reencontro etc.
Um desses primeiros relógios, criado por Huygens, foi construído por volta de 1657 pelo relojoeiro Salomão Coster, estabelecido em Haia.
Mediremos, no entanto, por um momento, nessa “apenas e simplesmente” colocação do pêndulo nos relógios existentes e concluiremos que esse ato aparentemente simples deu vida totalmente nova à relojoaria monumental – relógios de grande tamanho e torre – e por extensão a toda a relojoaria na qual o pêndulo pode ser aplicado, que abrangia um grande setor, uma vez que excluía apenas os relógios portáteis. Huygens merece, portanto, de todos nós, uma grande admiração e respeito, pois teve o mérito de elevar a relojoaria cientifica a uma posição das mais destacadas, com a aplicação do pêndulo, de forma pratica e positiva, nos relógios já existentes.
Com essa aplicação do pêndulo os melhores relógios da época – que com o “foliot” apresentavam erros da ordem de um quarto de hora por dia – chegaram, em fins do século XVII, a terem essas diferenças de marcha reduzidas a apenas mais ou menos de 7 a 10 segundos.
É óbvio que esse resultado foi uma vitória soberba do homem sobre a precisão da máquina, ensejando a abertura de novos caminhos para a ciência relojoeira.
Não será força de expressão dizer-se que a relojoaria venceu nova e importantíssima etapa nesse século XVII, passando de um estagio inferior para outro incomparavelmente superior, graças às duas importantes descobertas: a aplicação do pêndulo e a espiral, ambas devidas ao genial Huygens.
RELÓGIO DE GALILEU
Parece-nos bastante interessante e mesmo útil, para melhor conhecimento da historia da aplicação do pêndulo, na relojoaria, faz-se uma comparação entre a inteligente substituição do “foliot” por pêndulo em um relógio comum da época, realizada por Heygens, em necessidade de nenhuma outra alteração nesses mecanismos, e a maneira inteiramente original pela qual Galileu encarou esse assunto.
O pêndulo é fixado em um eixo com pivôs trabalhando em mancais – o que ocasiona um atrito relativamente elevado; o escapamento a “verge” foi totalmente eliminado, sendo substituído por uma roda plana com uma serie de pinos que atuavam como impulsionadores do pêndulo e munida de dentes inclinados, cuja função era de trava pelo encontro com a extremidade, em forma de gancho, de uma alavanca. No eixo de oscilação do pêndulo e, portanto, solidários com o movimento deste, encontra-se 2 braços, situados de um mesmo lado, sendo um ligeiramente em posição superior ao outro; a função do braço inferior é receber o impulso do pino da roda de escape, transmitindo-o ao pêndulo, que ao movimentar-se faz baixar o braço superior deixando cair, no momento exato, o gancho dentro de um dos dentes da roda de catraca, retendo-a. o acionamento da roda de escape, com pinos e dentes inclinados, dá-se por meio de jogo de engrenagens comuns movidas por um peso, cuja corda é enrolada no eixo da engrenagem motriz.
Pela descrição acima, pode-se verificar como eram interessantes e originais os detalhes técnicos do relógio de Galileu, cujas características construtivas conferiam ao pêndulo um movimento livre, uma vez que a roda de pinos, ao ser parada pelo gancho, permitia ao pêndulo continuar sua oscilação sem qualquer outro atrito que os 2 pivôs de seu eixo.
Fica evidente o alto valor técnico do relógio de Galileu, que pelas circunstancias correu o grande risco de permanecer talvez para sempre ignorado, o que seria sem duvida uma grande perda.
A primeira aplicação de um pêndulo foi em 1658. nota-se que este primeiro relógio de Huygens é acionado por meio de um peso e de um cordel sem fim, munido ainda de um pequeno peso, de forma a permitir ao relógio a continuação de sua marcha durante a operação de remontagem; o cordel passa sobre uma roldana na qual fixada uma engrenagem de dentes inclinados, que por meio de uma catraca, retém o peso-motor; a “verge” a palhetas está colocada verticalmente como era usual nos relógios a “foliot”; por meio de um pinhão e de uma engrenagem oscilante o movimento de vai-e-vem da “verge” é transmitido ao pêndulo, sendo que este, por sua vez, é suspenso por um simples cordão e bate o meio segundo; em pequeno mostrador, colocado mais baixo, na frente do mecanismo, há um ponteiro pequeno que faz uma volta cada hora, indicando os minutos.
HOROLOGIUM
Após estudos acurados sobre a aplicação de um pêndulo aos relógios, Huygens conseguiu, inteiro êxito, em um campo dentro do qual, durante séculos , um bom numero de astrônomos, físicos, relojoeiros e etc., nada tinham conseguido apesar dos grandes esforços despendidos.
Até a data em Huygens publicou os resultados de uma desoberta, ou seja, 1658 na obra que intitulou “Horologium”, nada tinha sido divulgado que permitisse supor-se que algo já houvesse sido inventado nesse campo. Somente no ano seguinte ao aparecimento de “Horologium”, ou seja, 1659 é que Viviani publicou as comunicações e estudos de um relógio de pêndulo que seu mestre Galileu lhe havia ditado uma vintena de anos antes. O manuscrito original e desenho desse relógio acham-se na Biblioteca Nacional de Florença.
Huygens, porém, não parou nesse primeiro trabalho sobre relógios a pêndulo e, assim, em 1673, 5 anos após a primeira, publica outra obra intitulada “Horologium Oscillatorium”, na qual apresenta e descreve outro relógio executado por ele e já bem mais aperfeiçoado que o primeiro.
Esse relógio com a “verge” a palheta é colocada horizontalmente e transmite impulso para o pêndulo que se acha suspenso amarrado em 2 fios que por sua vez ficam situados entre duas laminas em forma de ciclóides e cuja função é permitir que se realize o isocronismo das oscilações. O mostrador principal está munido de 2 ponteiros sobrepostos, dos quais o pequeno dá uma volta em 12 horas e o grande uma volta em uma hora, exatamente como estamos habituados a ver em todos os relógios de nossos dias.
Muito embora já houvesse na época mecanismos redutores com 2 e mesmo 3 ponteiros colocados sobre um mesmo centro girando com velocidades diferentes, com a finalidade de indicar as distâncias percorridas por um veiculo, Huygens teve a primazia de aplicar esse principio aos relógios, criando a minuteria que foi uma inovação importante e se tornou como que parte integrante dos relógios.
A aplicação do pêndulo aos relógios, após a publicação das obras de Huygens, propagou-se por toda a Europa e suas vantagens eram de tal ordem quanto à precisão de marcha dos relógios e tão grande a facilidade de adaptação do pêndulo aos relógios a “foliot”, que os relojoeiros se apressaram a substituir o “foliot” pelo pêndulo em quase todos os relógios existentes. Tanto assim que em documentos da época é freqüente encontrar-se menção que estes ou aqueles relógios foram “postos em pêndulo”.
A facilidade de se adaptar o pêndulo no lugar do “foliot” e a pressa em se fazer essas transformações trouxe, como conseqüência, a extinção quase total de relógio a “foliot”, sendo muito difícil em nossos dias encontrar-se relógios no seu estado primitivo, possuindo esse tipo de regulador de marcha.
ESCAPES E COMPENSAÇÃO TÉRMICA
Foi verdadeiramente notável o impulso proporcionado à relojoaria de grande volume, com a aplicação do pêndulo, no lugar do foliot, por Huygens, no século XVII. Não obstante, para relógios de maior precisão, o uso do escape de palhetas, verge, inventado provavelmente no século XIII, deixava muito a desejar, pela instabilidade que transmitia ao pêndulo, em razão de suas próprias características mecânicas.
Menos de 20 anos havia transcorrido após esse trabalho de Huygens, e, já em 1676, surge o primeiro escape à âncora para pêndulos, que ficou conhecido como escapamento de recuo, cuja invenção é atribuída por alguns historiadores ao inglês Robert Hooke (1635-1703), professor de geometria e secretario da Royal Society, de Londres, enquanto outros, que se dizem bem fundamentados, atribuem esse invento ao relojoeiro, também inglês, William Clement (1638/9-1704). Um fato, no entanto, parece sem controvérsias, é que Clement foi efetivamente que primeiro usou o escape à ancora nos relógios.
O escape de recuo foi o ponto de partida para que muitos relojoeiros e cientistas da época se interessassem por encontrar novos caminhos que permitissem elevar cada vez mais a precisão do pêndulo. Isso foi conseguido por George Graham (1673-1751), eminente relojoeiro britânico, nascido em Londres, que em 1715 inventa o escape à ancora a repouso. Este notável aperfeiçoamento permitiu a construção de relógios a pêndulo com uma precisão desconhecida nesse tempo.
Encontrando o processo, por Graham, de um escape efetivamente perfeito, um detalhe surgiu, que passou a preocupar os fabricantes de relógios: a influencia da temperatura na precisão de marcha dos relógios, que atrasavam no calor e adiantavam no frio, devido, respectivamente, à dilatação ou contração da haste do pêndulo e conseqüente alteração do centro de gravidade de sua massa. Como primeira medida para solucionar este importante problema, Graham substituiu a haste dos pêndulos, até então, metálicas, por hastes de madeira, cujo coeficiente de dilatação é inferior ao do ferro.
Isso melhorou em parte a precisão, mas não resolveu.
Por volta de 1725, John Harrison (1693-1776), uma figura notável na historia da relojoaria, filho de carpinteiro, autodidata, usa em seus relógios, pela primeira vez, um pêndulo com compensação de temperatura, chamado pêndulo à grelha, pelo fato de sua haste possuir não apenas uma, mas diversas barras de zinco (ou latão) e ferro, paralelas, colocadas alternada e simetricamente, em tal proporção numérica que atuasse mecanicamente de maneira inversa, compensando-se devido à diferença dos coeficientes de maneira inversa, compensando-se devido a diferença dos coeficientes de dilatação dos metais utilizados, o que permitia a massa do pêndulo manter sempre estável o seu centro de gravidade durante as mudanças de temperatura. Não há uma certeza se a invenção desse pêndulo deve-se a John ou a seu irmão James Harrison (1704-1766).
Outro pêndulo compensado, mais perfeito que o de grelha, surgiu por volta de 1726, invenção de Gerge Graham. Trata-se do pêndulo de mercúrio, no qual a massa do pêndulo é substituída por um recipiente, geralmente de vidro, contendo mercúrio em quantidade calculada, de forma a compensar a dilatação da haste de ferro do pêndulo. Foi este um sistema bastante eficiente, tendo sido usado inclusive em relógios de precisão para observatórios.
Ao redor do ano 1740, surgiu na França um engenhoso escapamento para pêndulos longos, denominado escape a pinos, inventado por Amant, fabricante de relógios de Paris, e, alguns anos depois, aperfeiçoado pelo famoso relojoeiro francês Jean André Lepaute (1720-1789).
Dentro do mesmo principio do pêndulo à grelha, de Harrison, o relojoeiro inglês John Ellicott (1706-1772), cria, por volta de 1745, um pêndulo compensado, que trabalhava apenas com duas barras metálicas, uma de latão e a principal de ferro, de tal forma que a de latão, com as variações de temperatura, atuava sobre duas pequenas alavancas que mantinham a massa do pêndulo dentro de seu centro de gravidade. Foi, sem duvida, um processo engenhoso, porém de difícil execução pela grande precisão mecânica exigida.
Em 1840, Lord Grimthorpe, inventa um escapamento para pêndulos, chamado escape à gravidade, concebido especialmente para o relógio de Werminster, o celebre Big-Bem, de Londres.
As pêndulas francesas usaram muito o escape Brocot, de pinos, criado pelo relojoeiro parisiense Achille Brocot (1817-1878).
PÊNDULOS DIFERENTES
Com o propósito de descobrir o melhor, tudo era investigado, até o próprio movimento tradicional do pêndulo, que como sabemos desloca-se em um vai-e-vem constante, foi alvo de estudos que levaram a criação do pêndulo cônico e do pêndulo de torsão, ambos funcionando de maneira completamente diversa do normal.
O pêndulo cônico é realmente curioso, com um efeito técnico interessante, uma vez que não possui momentos de paradas. Consta de um pêndulo suspenso por um fio e sua massa gira descrevendo um circulo, impulsionado inferiormente. É uma invenção bastante antiga, atribuída a Christian Huygens, provavelmente do ano 1659 ou 1660.
O pêndulo de torsão também apresenta características bem diversas do pêndulo tradicional, seus movimentos assemelham-se aos dos balanços. Compõe-se de uma massa suspensa por uma estreita e fina fita metálica, de aço ou liga especial, bastante delicada, que recebe o escapamento, próximo à sua extremidade superior, um ligeiro movimento de torsão, que transmite à massa e é transformada por esta em circunvoluções. É usado nos relógios de 400 dias de corda.
Qualquer dos escapes mecânicos criados, desde os mais singelos aos mais perfeitos, não conferiam aos pêndulos uma liberdade total de oscilação; a influencia do mecanismo, pouca ou muita, conforme o refinamento de sua construção e o sistema de escape adotado, era uma constante. Muitos fabricantes de relógios de precisão tentaram, através dos tempos, conseguir realizar um pêndulo livre, mas sem êxito. Somente a eletricidade permitiu solucionar em parte o problema, com pêndulos que se aproximaram desse resultado e foram denominados pêndulos quase livres. O primeiro desses relógios deve-se ao suíço Mateus Hipp (1813-1893), no qual um escapamento a palheta e contra-palheta, de sua invenção, acionava um pêndulo, cujo funcionamento podia se considerar quase livre. Entre os anos 1888 e 1890 funcionou no Observatório de Neuchâtel, Suíça, um desses relógios, com uma regularidade de marcha superior a dos melhores relógios mecânicos construídos até aquela data.
Outro pêndulo quase livre, que marcou época, foi o do relógio astronômico Shortt, inventado em 1910 pelo inglês William Hamilton Shortt e realizado por ele e F. Hopes-Jones. Desde o momento em que o pêndulo foi aplicado aos relógio, houve uma procura e criação contínua de novos escapamentos, novos princípios de funcionamento dos pêndulos, novos desenhos desse órgão regulador, uma boa parcela deles efetivamente engenhosos e de grande mérito, alguns pouco práticos, embora curiosos, outros medíocres e muitos sem nenhum valor.
No entanto, a verdade é que a evolução do pêndulo parou no tempo. Foi ele, indubitavelmente, durante séculos , o órgão regulador por excelência que equipou relógios estacionários, desde o mais simples cucos aos mais sofisticados relógios astronômicos de alta precisão. Seu uso pratico, cujo inicio remota a 1658, está dindando. A eletrônica, prescindindo inteiramente da mecânica para a medição do tempo, usa padrões atômicos e moleculares, como o quartzo e outros, que aos poucos, mas nosso ver irreversivelmente, tomarão o lugar do pêndulo. Este, dentro de algumas dezenas de anos se tornará um objeto do passado mas sem duvida, há muito tempo já tem assegurado um lugar de destaque na historia da medição do tempo.
O “foliot”, muito embora tivesse permitido uma evolução apreciável da relojoaria, não pode, com o passar dos anos, corresponder às exigências de precisão, por modestas que fossem. Os relógios equipados com esse sistema de escape deixaram, realmente, muito a desejar, vez que apresentavam grandes erros de marcha, mesmo em períodos não muito longos de observação.
Compreende-se que, nos primórdios da relojoaria mecânica, diferenças que hoje nos parecem absurdas, como uma hora em 24 horas, fossem toleradas. Afinal o tempo não era tão meticulosamente medido e usado como em nossos dias.
Mesmo alguns séculos após o evento do relógio mecânico, malgrado todos os esforços despendidos, não foi possível chegar-se com o sistema “foliot” a um ponto que permitisse ao relógio uma marcha regular. Havia, por conseguinte, que procurar-se outro elemento para substituir o “foliot”, elemento esse que pudesse, de fato, prestar melhores serviços, por suas características de regularidade.
É sabido que já no século XV foram feitas diversas experiências a fim de substituir o “foliot” pelo pêndulo, como é empregado nos relógios fabricados em nossos dias. Essas tentativas foram, durante muito tempo, infrutíferas e um longo período haveria ainda que transcorrer antes que se tornasse realidade a aplicação do pendulo.
Como ilustração clássica de uma dessas tentativas é o trabalho de Leonardo Da Vinci (1452-1519) que, dentre seus desenhos, no deixou um “croquis” de um escapamento a palhetas provido de pêndulo.
Essa preocupação parece ter sido sentida por muitos relojoeiros e homens de ciência, dessas épocas, tanto assim que diversas são as citações históricas relacionadas ao assunto e das quais mencionamos algumas: o relógio construído, em 1578, para a Catedral de Osnabruck, pelo padre J. Bodecker, estava provido de um pêndulo cônico; atribui-se ao relojoeiro alemão Georgius Kloss, estabelecido em Angoulême, desde 1603, a execução, por volta de 1615, de um relógio a pêndulo para a rainha Mãe, Maria de Médicis; o padre Gasparis Schott escreveu um trabalho, em 1664, no qual figura o desenho de 2 pêndulos acoplados a um “foliot”, acionado por um eixo a palhetas montado verticalmente.
Nas pesquisas históricas realizadas, tudo mostra ter sido a época predecessora do aparecimento do pêndulo, na realidade, de profundas experimentações, visando a construção de um novo órgão regulador, cujas características, técnicas e cientificas, de fato superassem o sistema “foliot”, que apesar de ultrapassado, ainda mantinha-se em uso generalizado.
VIABILIDADE DE APLICAÇÃO
No período de pré-descoberta do pêndulo notava-se, dentro do campo cientifico das experimentações, a carência acentuada de um dispositivo divisor do tempo que fosse realmente exato. Na astronomia algo faltava que permitisse aos perscrutadores da abóbada celeste uma contagem perfeita do tempo, a fim de que as sua observações pudessem ser realizadas com a exatidão necessária.
Aos astrônomos, a quem tanto deve a relojoaria primitiva, haveria também de se dever a descoberta do pêndulo, esse órgão realmente maravilhoso que, sem duvida, foi elemento principal que propiciou à relojoaria o grau de exatidão a que chegou e que só hodiernamente está encontrando competidores, com os modernos relógios de quartzo e atômicos. Mesmo assim, o pêndulo conserva uma posição destacada no setor da alta precisão e muitos modernos observatórios astronômicos ainda com normalidade.
A aplicação do pêndulo deve-se ao físico e astrônomo Galileu Galilei, um dos fundadores da ciência moderna.
Nasceu Galileu em Pisa a 15/11/1564 e faleceu em Arcetri no ano 1642. Era descendente de uma família nobre, porem, empobrecida. Seu pai, musico e matemático emérito, encaminhou-o para a Medicina e a Filosofia; todavia, mais tarde, freqüentando a Universidade de Pisa, Galileu inclinou-se ao estudo da Matemática e da Física, e com tal entusiasmo se dedicou a esses estudos, que seu progenitor consentiu que abandonasse a Medicina para concentrar seus esforços nessas ciências que preferia e que lhe permitiram tornar-se um dos mais celebres matemáticos e astrônomos do seu tempo, devendo-se a ele numerosas e importantes descobertas.
No ano 1582, com apenas 18 anos de idade, achava-se Galileu no interior da Catedral de Pisa, certamente com o pensamento divagando acerca de algum problema físico ou matemático, quando sua atenção foi atraída pelo movimento oscilatório de um lampadário. O jovem concentra sua atenção nesse movimento e tomando o pulso compara as batidas de seu coração com o movimento rítmico do lampadário, constatando que qualquer que fosse a amplitude de suas oscilações, estas obedeceriam a tempos iguais.
Foi esse fenômeno inusitado o ponto de partida, passado despercebido para tantos, sque conduziu Galileu à importante descoberta do isocronismo do pêndulo e, portanto, da viabilidade de sua aplicação como instrumento de exata medição do tempo.
Espírito altamente esclarecido, Galileu percebeu logo o grande valor do pêndulo na astronomia como um elemento padrão de marcação do tempo; tanto assim que, em 1583, começou a empregá-lo sistematicamente em suas observações astronômicas.
Com o progresso ao nosso redor, habituados a ver tantas máquinas ao serviço do homem, poderá parecer à primeira vista que Galileu, após a sua descoberta, contou logo, para as observações dos astros, com o pêndulo e um mecanismo que o acionasse, a exemplo dos relógios a pêndulo que conhecemos. Bem ao contrario é a realidade, o medidor de tempo, inicialmente usado por Galileu, constava apenas e unicamente de um pêndulo simples, seguro pelos dedos e mantido em movimento pela mão e cujas oscilações eram contadas pelo observador.
Esse rudimentar marcador teve, entretanto, uma utilidade destacada na astronomia de seu tempo e durante as longas observações astronômicas eram ocupados assistentes, em períodos consecutivos de dias e noites, fazendo pacientemente os pêndulos se movimentarem e contando suas oscilações. Somente algum tempo mais tarde é que surgiu a idéia de aplicar o pêndulo a um mecanismo registrador, de forma a contar mecanicamente suas oscilações, porem, ainda neste caso, não se tratava propriamente de um relógio como hoje conhecemos, pois o pêndulo era movimentado manualmente, com impulsos periódicos, conforme suas oscilações diminuíam de amplitude.
Não se julgue que somente Galileu passou a usar o pêndulo para suas observações do cosmos, diversos astrônomos europeus o acompanharam, dentre eles Tycho Brahe, astrônomo dinamarquês (1546-1601), e o padre astrônomo de Lion, Mouton, que também usou o pêndulo em 1660.
GALILEU GALILEI
Como a oscilação de um lampadário, fenômeno de aparência tão insignificante, levou Galileu a uma descoberta de tanto valor. Mas antes de tudo fica patente o alto grau de interesse do jovem Galileu pela física e sua preocupação constante de encontrar novos caminhos para o desenvolvimento de ciência que abraçara.
Sua tendência era acentuada para a ciência pura, mas também havia em si força inata que o compelia para a construção mecânica e para a ciência experimental. Estas facetas de sua inclinação levou-o a investigações profundas, sendo um dos seus primeiros frutos a invenção da balança hidrostática, que permitia determinar com grande exatidão o peso especifico de corpos sólidos.
Em 1589, com a idade de 24 anos, é nomeado, pelo Grão-Duque de Toscana, professor de Matemática na Universidade de Pisa. Com seu espírito evoluído encaminhou-se, por essa ocasião, no estudo de um problema que se apresentava aos homens de ciência grandemente confuso: a lei do movimento dos corpos.
Após concentrar-se nesse campo, propôs o teorema de que todos os corpos caem com igual velocidade. A seguir passou a pesquisas que o levaram à descoberta das leis da queda; essas experimentações ele as fez do alto da torre inclinada de Pisa.
As suas afirmativas e enunciações dessas leis iam de encontro frontal à maioria do pensamento cientifico da época e isso exacerbou os ânimos dos que dele discordavam, desenvolvendo-se, em conseqüência, uma profunda inimizade contra Galileu, que se viu na contingência de renunciar à sua cátedra em Pisa, retirando-se para Pádua, em cuja Universidade passou a lecionar Matemática.
Espírito infatigável e muito avançado em relação à sua época, ele destruiu diversos conceitos científicos que pareciam inabaláveis, substituindo-os por leis aplicadas até nossos dias.
No terreno das descobertas não foi menos eficiente: entre seus inventos podemos citar uma espécie de termômetro, um compasso proporcional e, como as mais importantes de todas, a construção de um telescópio de refração para investigação astronômica.
Foi com o uso deste instrumento que conclui ser a Lua não uma esfera lisa e com luz própria, como se acreditava e afirmava, porem, um corpo com vales e montanhas e cuja iluminação era ocasionada por reflexão da luz solar. Constatou que a Via Láctea era um conjunto de numerosíssimas estrelas. Em 7/1/1610 descobriu de Júpiter possuía 4 satelites.
Foi ainda o primeiro astrônomo a notar a presença de manchas moveis no Sol, levando-o a concluir a rotação desse astro.
Com mentalidade inteiramente fora de sua época, teve a uma vida atribulada por perseguições de toda a ordem, ainda mais agravada por processo que lhe moveu a Inquisição, durante o prolongamento foi-lhe permitido residir como prisioneiro em casa do embaixador de Toscana. Os juizes da Inquisição condenaram-no a abjurar a sua teoria cientifica, o que foi obrigado a fazer.
Como não poderia deixar de ser, um gênio do seu valor possuía alguns amigos poderosos, e a isto deveu ele o fato de não ser torturado, embora fosse disso ameaçado. Ao final do julgamento, foi sentenciado à prisão perpetua, pouco depois, porém, comutada pelo Papa Urbano, a pedido de Fernando de Toscana.
Faleceu aos 68 anos de idade, legando à humanidade uma contribuição substancial para o estabelecimento da mecânica como ciência, sendo seu método peculiar a combinação da experimentação com o calculo. Seus restos mortais foram sepultados ns Catedral de Santa Croce.
Dois anos antes de morrer, isto é, 1640, foi Galileu atingido pela cegueira; apesar dessa infelicidade não se entregou ao desanimo e seu cérebro, sempre lúcido e brilhante, concebeu a idéia da aplicação do pêndulo em um relógio, para com ele regular a sua marcha. Ditou seu filho, assim como a seu aluno Viviani, o método que deveria ser empregado para esse fim, com todas as minicias.
Quis o destino que tanto Galileu, como seu filho, falecessem sem que esse segredo houvesse sido divulgado, e, como a contribuir para essa omissão, deu-se o fato de Viviani publicar, em 1654, uma bibliografia do seu mestre, na qual não fez a mínima referencia ao assunto.
Esses importantes documentos para a relojoaria, assim como as experiências cientificas de Galileu, seriam talvez para sempre ignoradas se outro grande gênio e astrônomo chamado Huygens, de Haia, não tivesse feito por volta de 1650 a mesmo descoberta, porém, de uma maneira totalmente independente.
CHRISTIAN HUYGENS
Christian Huygens foi um extraordinário homem de ciência. Nasceu em Haia, na Holanda, no ano de 1629, tendo primeiramente se dedicado ao estudo de Direito, na cidade de Leyden. Sua maior aptidão, porém, inclina-se para a Matemática, Física e Astronomia, campos a que se dedicou, dando ao máximo de seus esforços e nos quais distinguiu-se da maneira mais brilhante.
Publicou Huygens, em 1656, uma importante obra, primeira base cientifica do calculo das probabilidades. No campo da ótica aperfeiçoou o telescópio, do qual construiu vários tipos. Como grande astrônomo do seu tempo perquiriu profundamente o espaço e, em 1665, descobriu o maior satélite de Saturno e calculou o tempo de sua translação.
Na Matemática legou teorias de grande valor para seu progresso, como as formulas sobre a força centrífuga dos corpos que se movem na periferia de um circulo. Escreveu diversas e importantes obras, cuja coleção completa só foi publicada após sua morte, em Leyden, em 1724, em Amsterdão, em 1728.
Este singular cientista, a exemplo de Galileu, foi um espírito também inclinado às experimentações mecânicas e sua preocupação pela exata medição do tempo levou-o a estudos e pesquisas no campo relojoeiro, tendo contribuído de maneira notável para sua evolução, haja vista sua grande descoberta do sistema volante-espiral, que revolucionou a construção dos relógios portáteis.
Huygens iniciou seus trabalhos no campo da relojoaria certamente após começar a dedicar-se à astronomia. Por volta de 1650 descobriu e planejou a aplicação pratica do pêndulo aos relógios, e isto de uma maneira, agora, para nós, simplista, o que, aliás, sucedeu com grande maioria das descobertas. Assim Huygens, apenas e simplesmente, substituiu, em um relógio existente, o “foliot” por um pêndulo – órgão este, como sabe-se, descoberto por Galileu, que também enunciou suas leis, e já muito conhecido e vulgarizado entre os astrônomos, que o usavam movimentando-o à mão – mantendo o mais que o relógio possuía, como escapamento as palhetas, a roda de reencontro etc.
Um desses primeiros relógios, criado por Huygens, foi construído por volta de 1657 pelo relojoeiro Salomão Coster, estabelecido em Haia.
Mediremos, no entanto, por um momento, nessa “apenas e simplesmente” colocação do pêndulo nos relógios existentes e concluiremos que esse ato aparentemente simples deu vida totalmente nova à relojoaria monumental – relógios de grande tamanho e torre – e por extensão a toda a relojoaria na qual o pêndulo pode ser aplicado, que abrangia um grande setor, uma vez que excluía apenas os relógios portáteis. Huygens merece, portanto, de todos nós, uma grande admiração e respeito, pois teve o mérito de elevar a relojoaria cientifica a uma posição das mais destacadas, com a aplicação do pêndulo, de forma pratica e positiva, nos relógios já existentes.
Com essa aplicação do pêndulo os melhores relógios da época – que com o “foliot” apresentavam erros da ordem de um quarto de hora por dia – chegaram, em fins do século XVII, a terem essas diferenças de marcha reduzidas a apenas mais ou menos de 7 a 10 segundos.
É óbvio que esse resultado foi uma vitória soberba do homem sobre a precisão da máquina, ensejando a abertura de novos caminhos para a ciência relojoeira.
Não será força de expressão dizer-se que a relojoaria venceu nova e importantíssima etapa nesse século XVII, passando de um estagio inferior para outro incomparavelmente superior, graças às duas importantes descobertas: a aplicação do pêndulo e a espiral, ambas devidas ao genial Huygens.
RELÓGIO DE GALILEU
Parece-nos bastante interessante e mesmo útil, para melhor conhecimento da historia da aplicação do pêndulo, na relojoaria, faz-se uma comparação entre a inteligente substituição do “foliot” por pêndulo em um relógio comum da época, realizada por Heygens, em necessidade de nenhuma outra alteração nesses mecanismos, e a maneira inteiramente original pela qual Galileu encarou esse assunto.
O pêndulo é fixado em um eixo com pivôs trabalhando em mancais – o que ocasiona um atrito relativamente elevado; o escapamento a “verge” foi totalmente eliminado, sendo substituído por uma roda plana com uma serie de pinos que atuavam como impulsionadores do pêndulo e munida de dentes inclinados, cuja função era de trava pelo encontro com a extremidade, em forma de gancho, de uma alavanca. No eixo de oscilação do pêndulo e, portanto, solidários com o movimento deste, encontra-se 2 braços, situados de um mesmo lado, sendo um ligeiramente em posição superior ao outro; a função do braço inferior é receber o impulso do pino da roda de escape, transmitindo-o ao pêndulo, que ao movimentar-se faz baixar o braço superior deixando cair, no momento exato, o gancho dentro de um dos dentes da roda de catraca, retendo-a. o acionamento da roda de escape, com pinos e dentes inclinados, dá-se por meio de jogo de engrenagens comuns movidas por um peso, cuja corda é enrolada no eixo da engrenagem motriz.
Pela descrição acima, pode-se verificar como eram interessantes e originais os detalhes técnicos do relógio de Galileu, cujas características construtivas conferiam ao pêndulo um movimento livre, uma vez que a roda de pinos, ao ser parada pelo gancho, permitia ao pêndulo continuar sua oscilação sem qualquer outro atrito que os 2 pivôs de seu eixo.
Fica evidente o alto valor técnico do relógio de Galileu, que pelas circunstancias correu o grande risco de permanecer talvez para sempre ignorado, o que seria sem duvida uma grande perda.
A primeira aplicação de um pêndulo foi em 1658. nota-se que este primeiro relógio de Huygens é acionado por meio de um peso e de um cordel sem fim, munido ainda de um pequeno peso, de forma a permitir ao relógio a continuação de sua marcha durante a operação de remontagem; o cordel passa sobre uma roldana na qual fixada uma engrenagem de dentes inclinados, que por meio de uma catraca, retém o peso-motor; a “verge” a palhetas está colocada verticalmente como era usual nos relógios a “foliot”; por meio de um pinhão e de uma engrenagem oscilante o movimento de vai-e-vem da “verge” é transmitido ao pêndulo, sendo que este, por sua vez, é suspenso por um simples cordão e bate o meio segundo; em pequeno mostrador, colocado mais baixo, na frente do mecanismo, há um ponteiro pequeno que faz uma volta cada hora, indicando os minutos.
HOROLOGIUM
Após estudos acurados sobre a aplicação de um pêndulo aos relógios, Huygens conseguiu, inteiro êxito, em um campo dentro do qual, durante séculos , um bom numero de astrônomos, físicos, relojoeiros e etc., nada tinham conseguido apesar dos grandes esforços despendidos.
Até a data em Huygens publicou os resultados de uma desoberta, ou seja, 1658 na obra que intitulou “Horologium”, nada tinha sido divulgado que permitisse supor-se que algo já houvesse sido inventado nesse campo. Somente no ano seguinte ao aparecimento de “Horologium”, ou seja, 1659 é que Viviani publicou as comunicações e estudos de um relógio de pêndulo que seu mestre Galileu lhe havia ditado uma vintena de anos antes. O manuscrito original e desenho desse relógio acham-se na Biblioteca Nacional de Florença.
Huygens, porém, não parou nesse primeiro trabalho sobre relógios a pêndulo e, assim, em 1673, 5 anos após a primeira, publica outra obra intitulada “Horologium Oscillatorium”, na qual apresenta e descreve outro relógio executado por ele e já bem mais aperfeiçoado que o primeiro.
Esse relógio com a “verge” a palheta é colocada horizontalmente e transmite impulso para o pêndulo que se acha suspenso amarrado em 2 fios que por sua vez ficam situados entre duas laminas em forma de ciclóides e cuja função é permitir que se realize o isocronismo das oscilações. O mostrador principal está munido de 2 ponteiros sobrepostos, dos quais o pequeno dá uma volta em 12 horas e o grande uma volta em uma hora, exatamente como estamos habituados a ver em todos os relógios de nossos dias.
Muito embora já houvesse na época mecanismos redutores com 2 e mesmo 3 ponteiros colocados sobre um mesmo centro girando com velocidades diferentes, com a finalidade de indicar as distâncias percorridas por um veiculo, Huygens teve a primazia de aplicar esse principio aos relógios, criando a minuteria que foi uma inovação importante e se tornou como que parte integrante dos relógios.
A aplicação do pêndulo aos relógios, após a publicação das obras de Huygens, propagou-se por toda a Europa e suas vantagens eram de tal ordem quanto à precisão de marcha dos relógios e tão grande a facilidade de adaptação do pêndulo aos relógios a “foliot”, que os relojoeiros se apressaram a substituir o “foliot” pelo pêndulo em quase todos os relógios existentes. Tanto assim que em documentos da época é freqüente encontrar-se menção que estes ou aqueles relógios foram “postos em pêndulo”.
A facilidade de se adaptar o pêndulo no lugar do “foliot” e a pressa em se fazer essas transformações trouxe, como conseqüência, a extinção quase total de relógio a “foliot”, sendo muito difícil em nossos dias encontrar-se relógios no seu estado primitivo, possuindo esse tipo de regulador de marcha.
ESCAPES E COMPENSAÇÃO TÉRMICA
Foi verdadeiramente notável o impulso proporcionado à relojoaria de grande volume, com a aplicação do pêndulo, no lugar do foliot, por Huygens, no século XVII. Não obstante, para relógios de maior precisão, o uso do escape de palhetas, verge, inventado provavelmente no século XIII, deixava muito a desejar, pela instabilidade que transmitia ao pêndulo, em razão de suas próprias características mecânicas.
Menos de 20 anos havia transcorrido após esse trabalho de Huygens, e, já em 1676, surge o primeiro escape à âncora para pêndulos, que ficou conhecido como escapamento de recuo, cuja invenção é atribuída por alguns historiadores ao inglês Robert Hooke (1635-1703), professor de geometria e secretario da Royal Society, de Londres, enquanto outros, que se dizem bem fundamentados, atribuem esse invento ao relojoeiro, também inglês, William Clement (1638/9-1704). Um fato, no entanto, parece sem controvérsias, é que Clement foi efetivamente que primeiro usou o escape à ancora nos relógios.
O escape de recuo foi o ponto de partida para que muitos relojoeiros e cientistas da época se interessassem por encontrar novos caminhos que permitissem elevar cada vez mais a precisão do pêndulo. Isso foi conseguido por George Graham (1673-1751), eminente relojoeiro britânico, nascido em Londres, que em 1715 inventa o escape à ancora a repouso. Este notável aperfeiçoamento permitiu a construção de relógios a pêndulo com uma precisão desconhecida nesse tempo.
Encontrando o processo, por Graham, de um escape efetivamente perfeito, um detalhe surgiu, que passou a preocupar os fabricantes de relógios: a influencia da temperatura na precisão de marcha dos relógios, que atrasavam no calor e adiantavam no frio, devido, respectivamente, à dilatação ou contração da haste do pêndulo e conseqüente alteração do centro de gravidade de sua massa. Como primeira medida para solucionar este importante problema, Graham substituiu a haste dos pêndulos, até então, metálicas, por hastes de madeira, cujo coeficiente de dilatação é inferior ao do ferro.
Isso melhorou em parte a precisão, mas não resolveu.
Por volta de 1725, John Harrison (1693-1776), uma figura notável na historia da relojoaria, filho de carpinteiro, autodidata, usa em seus relógios, pela primeira vez, um pêndulo com compensação de temperatura, chamado pêndulo à grelha, pelo fato de sua haste possuir não apenas uma, mas diversas barras de zinco (ou latão) e ferro, paralelas, colocadas alternada e simetricamente, em tal proporção numérica que atuasse mecanicamente de maneira inversa, compensando-se devido à diferença dos coeficientes de maneira inversa, compensando-se devido a diferença dos coeficientes de dilatação dos metais utilizados, o que permitia a massa do pêndulo manter sempre estável o seu centro de gravidade durante as mudanças de temperatura. Não há uma certeza se a invenção desse pêndulo deve-se a John ou a seu irmão James Harrison (1704-1766).
Outro pêndulo compensado, mais perfeito que o de grelha, surgiu por volta de 1726, invenção de Gerge Graham. Trata-se do pêndulo de mercúrio, no qual a massa do pêndulo é substituída por um recipiente, geralmente de vidro, contendo mercúrio em quantidade calculada, de forma a compensar a dilatação da haste de ferro do pêndulo. Foi este um sistema bastante eficiente, tendo sido usado inclusive em relógios de precisão para observatórios.
Ao redor do ano 1740, surgiu na França um engenhoso escapamento para pêndulos longos, denominado escape a pinos, inventado por Amant, fabricante de relógios de Paris, e, alguns anos depois, aperfeiçoado pelo famoso relojoeiro francês Jean André Lepaute (1720-1789).
Dentro do mesmo principio do pêndulo à grelha, de Harrison, o relojoeiro inglês John Ellicott (1706-1772), cria, por volta de 1745, um pêndulo compensado, que trabalhava apenas com duas barras metálicas, uma de latão e a principal de ferro, de tal forma que a de latão, com as variações de temperatura, atuava sobre duas pequenas alavancas que mantinham a massa do pêndulo dentro de seu centro de gravidade. Foi, sem duvida, um processo engenhoso, porém de difícil execução pela grande precisão mecânica exigida.
Em 1840, Lord Grimthorpe, inventa um escapamento para pêndulos, chamado escape à gravidade, concebido especialmente para o relógio de Werminster, o celebre Big-Bem, de Londres.
As pêndulas francesas usaram muito o escape Brocot, de pinos, criado pelo relojoeiro parisiense Achille Brocot (1817-1878).
PÊNDULOS DIFERENTES
Com o propósito de descobrir o melhor, tudo era investigado, até o próprio movimento tradicional do pêndulo, que como sabemos desloca-se em um vai-e-vem constante, foi alvo de estudos que levaram a criação do pêndulo cônico e do pêndulo de torsão, ambos funcionando de maneira completamente diversa do normal.
O pêndulo cônico é realmente curioso, com um efeito técnico interessante, uma vez que não possui momentos de paradas. Consta de um pêndulo suspenso por um fio e sua massa gira descrevendo um circulo, impulsionado inferiormente. É uma invenção bastante antiga, atribuída a Christian Huygens, provavelmente do ano 1659 ou 1660.
O pêndulo de torsão também apresenta características bem diversas do pêndulo tradicional, seus movimentos assemelham-se aos dos balanços. Compõe-se de uma massa suspensa por uma estreita e fina fita metálica, de aço ou liga especial, bastante delicada, que recebe o escapamento, próximo à sua extremidade superior, um ligeiro movimento de torsão, que transmite à massa e é transformada por esta em circunvoluções. É usado nos relógios de 400 dias de corda.
Qualquer dos escapes mecânicos criados, desde os mais singelos aos mais perfeitos, não conferiam aos pêndulos uma liberdade total de oscilação; a influencia do mecanismo, pouca ou muita, conforme o refinamento de sua construção e o sistema de escape adotado, era uma constante. Muitos fabricantes de relógios de precisão tentaram, através dos tempos, conseguir realizar um pêndulo livre, mas sem êxito. Somente a eletricidade permitiu solucionar em parte o problema, com pêndulos que se aproximaram desse resultado e foram denominados pêndulos quase livres. O primeiro desses relógios deve-se ao suíço Mateus Hipp (1813-1893), no qual um escapamento a palheta e contra-palheta, de sua invenção, acionava um pêndulo, cujo funcionamento podia se considerar quase livre. Entre os anos 1888 e 1890 funcionou no Observatório de Neuchâtel, Suíça, um desses relógios, com uma regularidade de marcha superior a dos melhores relógios mecânicos construídos até aquela data.
Outro pêndulo quase livre, que marcou época, foi o do relógio astronômico Shortt, inventado em 1910 pelo inglês William Hamilton Shortt e realizado por ele e F. Hopes-Jones. Desde o momento em que o pêndulo foi aplicado aos relógio, houve uma procura e criação contínua de novos escapamentos, novos princípios de funcionamento dos pêndulos, novos desenhos desse órgão regulador, uma boa parcela deles efetivamente engenhosos e de grande mérito, alguns pouco práticos, embora curiosos, outros medíocres e muitos sem nenhum valor.
No entanto, a verdade é que a evolução do pêndulo parou no tempo. Foi ele, indubitavelmente, durante séculos , o órgão regulador por excelência que equipou relógios estacionários, desde o mais simples cucos aos mais sofisticados relógios astronômicos de alta precisão. Seu uso pratico, cujo inicio remota a 1658, está dindando. A eletrônica, prescindindo inteiramente da mecânica para a medição do tempo, usa padrões atômicos e moleculares, como o quartzo e outros, que aos poucos, mas nosso ver irreversivelmente, tomarão o lugar do pêndulo. Este, dentro de algumas dezenas de anos se tornará um objeto do passado mas sem duvida, há muito tempo já tem assegurado um lugar de destaque na historia da medição do tempo.
